(57)【要約】【課題】  簡単で少数のビーム整形素子を用いて効果的にビーム整形を行う。【解決手段】  光ピックアップは、光軸に垂直な平面上の光強度分布が長円形である光ビームを発散する光源と、発散する光を記録媒体上に集光する光学素子と、記録媒体からの反射光を受光して記録媒体から上方を読み取る受光素子と、前記光ビームの光強度分布を補正するビーム整形素子とを備え、ビーム整形素子が光源と前記光学素子との間の発散光の光路中に配置される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸に垂直な平面上の光強度分布が長円形である光ビームを発散する光源と、発散する光を記録媒体上に集光する光学素子と、記録媒体からの反射光を受光して記録媒体から上方を読み取る受光素子と、前記光ビームの光強度分布を補正するビーム整形素子とを備え、ビーム整形素子が光源と前記光学素子との間の発散光の光路中に配置された光ピックアップ装置。
【請求項２】
ビーム整形素子は、光源からの発散光を短軸方向の発散角度が拡大するように屈折させる単一の光学素子からなる請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
ビーム整形素子がシリンドリカルレンズ，トロイダルレンズ，分布屈折率レンズの少なくとも１つからなる請求項１又は２記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
ビーム整形素子がシリンドリカルレンズとトロイダルレンズの一方のレンズからなり、かつ、対向する２つの面を有し、一方の面が曲面で他方の面が平面である請求項１〜３のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
ビーム整形素子が樹脂で形成されてなる請求項１又は２記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記光学素子が光軸に垂直な平面を有し、ビーム整形素子が前記光学素子の平面上に設けられた紫外線硬化樹脂膜からなる請求項１又は２記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は光ピックアップ装置に関し、とくに、光ディスクのような情報記録媒体の情報を再生，記録，消去などを行う装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この発明の背景技術としては、レーザ光源から出射した放射光をコリメータレンズによって平行に変換し、平行光の光路中に複数のビーム整形素子（プリズム）を挿入してビームを整形し、整形したビームをビームスプリッタとミラーと対物レンズを介して記録媒体に導くようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２０８７４０（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
光源に半導体レーザを用いると、光軸に直交する平面上の光強度分布が長円形となる光が出射される。これに対し、従来の光ピックアップ装置では、前述のように平行光の光路中に複数のビーム整形素子を挿入してビームの光強度分布が円形になるように補正するようにしている。従って、従来のピックアップ装置では、ビーム整形用の光学素子の数が多く、光ピックアップ装置の構成が複雑になるという問題があった。
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、単一の光学素子を用いてビーム整形を行うことが可能な光ピックアップ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明は、光軸に垂直な平面上の光強度分布が長円形である光ビームを発散する光源と、発散する光を記録媒体上に集光する光学素子と、記録媒体からの反射光を受光して記録媒体から上方を読み取る受光素子と、前記光ビームの光強度分布を補正するビーム整形素子とを備え、ビーム整形素子が光源と前記光学素子との間の発散光の光路中に配置された光ピックアップ装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００５】
この発明によれば、ビーム整形素子を光源と光学素子との間の発散光の光路中に設置するので、ビーム整形素子が１つであっても、それによって光強度分布が効果的に補正され、光ピックアップ装置の構成を簡単にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
この発明によるピックアップ装置は、光軸に垂直な平面上の光強度分布が長円形である光ビームを発散する光源と、発散する光を記録媒体上に集光する光学素子と、記録媒体からの反射光を受光して記録媒体から上方を読み取る受光素子と、前記光ビームの光強度分布を補正するビーム整形素子とを備え、ビーム整形素子が光源と前記光学素子との間の発散光の光路中に配置されることを特徴とする。
【０００７】
ビーム整形素子には、光源からの発散光を短軸方向の発散角度が拡大するように屈折させる単一の光学素子を好適に用いることができる。
また、ビーム整形素子は、シリンドリカルレンズ，トロイダルレンズ，分布屈折率レンズの少なくとも１つから構成できる。
ビーム整形素子がシリンドリカルレンズとトロイダルレンズの一方のレンズからなり、そのレンズは曲面と平面とを有することが好ましい。
ビーム整形素子が樹脂で形成されてもよい。
前記光学素子が光軸に垂直な平面を有し、ビーム整形素子が前記光学素子の平面上に設けられた紫外線硬化樹脂膜からなるものであってもよい。
また、ビーム整形素子は回折格子によっても構成できる。
【０００８】
実施例
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。これによってこの発明が限定されるものではない。
第１実施例
図１と図２は、本発明の第１実施例を示す構成説明図である。図１は上面図、つまりＹ−Ｚ平面図であり、図２は側面図、つまりＸ−Ｚ平面図である。
これらの図において、１は半導体レーザ素子，２は偏光ビームスプリッタ，３はコリメートレンズ，４は立上げミラー，５は１／４波長板，６は対物レンズ，７は検出レンズ，８は受光素子，９は光ディスクである。
【０００９】
半導体レーザ素子１から発散するレーザ光（ビーム）は光軸に垂直な平面上の光強度分布が長円形であり、ビームスプリッタ２に張り付けられた円筒凹レンズ（シリンドリカル凹レンズ）２ｂでビーム整形される。レーザ素子１から発散するレーザ光はＺ方向の放射角が小さく（例えば、光軸に対して１１度）、Ｙ方向の放射角が大きい（例えば光軸に対して24度）。一方、円筒凹レンズ２ｂはＹ方向には曲率が無く、Ｚ方向では凹レンズとなっているので、これを通過した後の放射角はＺ方向、Ｙ方向共に光軸に対して同じ24度となり、半導体レーザ素子１から離れるに従って、光強度分布は円形に近づく。
【００１０】
図３はこの実施例における円筒凹レンズ２ｂによる光強度分布の補正原理を説明する説明図である。同図は半導体レーザ素子１から出射され長円形の光強度分布を有するレーザ光を表している。そして、長軸方向に角度θ１で発散する発散光Ｌ１と、短軸方向に角度θ１で発散する発散光Ｌ２とを、説明の便宜上、同一平面上に表したものである。ここで、例えば、θ１＝２４°、θ２＝１１°である。
【００１１】
図３のように、円筒凹レンズ２ｂを、発散光Ｌ１に対して屈折作用がなく、発散光Ｌ２に対しては凹レンズとして作用するように設置すると、円筒凹レンズ２ｂによって、発散光Ｌ２の発散角θ２のみをθ１に拡大することができる。つまり、発散光Ｌ１とＬ２は光軸Ａに対する発散角が共にθ１となる。従って、発散角Ｌ１の長径と、発散角Ｌ２の短径との比は、半導体レーザ素子１から離れるほど１に近づく。つまり、光強度分布は円形に近づくことになる。
【００１２】
レーザ光は直線偏光となっているので円筒凹レンズ２ｂを出たレーザ光は、図２に示すように、偏光ビームスプリッタ２の反射面２ａですべて反射される。反射面２ａで反射されたレーザ光は、コリメータレンズ3で平行光とされた後、図１に示すように、立上ミラー４で光ディスク側に曲げられ、１／４波長板５で円偏光とされて対物レンズ６で絞られて光ディスク９の情報記録面上にほぼ円形のビームスポットとして集光される。
【００１３】
光ディスク９の情報信号が重畳された光ディスク９からの反射光は、図１に示すように、１／４波長板５で入射光と偏光方向が９0度異なる直線偏光に変換される。従って、その反射光は、偏光ビームスプリッタ２の反射面２ａを損失無く透過する。ここで、偏光ビームスプリッタとは一方の偏光方向の光を透過し、それと直交する偏光方向の光を反射する光学素子である。そして、光ディスク９からの反射光は検出レンズ７を透過した後、受光素子８に入射し、フォーカス制御信号、トラッキング制御信号、情報信号等が抽出される。
【００１４】
検出レンズ７の役割は主にフォーカス制御信号を発生させるものであり、これには、いわゆる非点収差法では非点収差を発生する円筒レンズ、ナイフエッジ法では入射ビームの半分をカット、または別方向へ変更させるルーフトッププリズムが好適に用いられる。
第２実施例
図４と図５は、本発明の第２実施例を示す構成説明図である。図４は上面図、つまりＹ−Ｚ平面図であり、図５は側面図、つまりＸ−Ｚ平面図である。
第２実施例は第１実施例（図１，図２）において、円筒凹レンズ２ｂを円筒凹レンズ２ｃと置換し、偏光ビームスプリッタ２のコリメータレンズ３への出射面に円筒凸レンズ２ｄを付設したもので、その他の構成は第１実施例と同等である。この構成によれば、ビーム整形精度を第１実施例よりも向上させることができる。
【００１５】
図６は円筒凹レンズ２ｃと円筒凸レンズ２ｄによる光強度分布の補正原理を説明する説明図である。同図は半導体レーザ素子１から出射され長円形の光強度分布を有するレーザ光を表す。そして、長軸方向に角度θ１で発散する発散光Ｌ１と、短軸方向に角度θ１で発散する発散光Ｌ２とを、説明の便宜上、同一平面上に表したものである。ここで、例えば、θ１＝２４°、θ２＝１１°である。
【００１６】
図６のように、円筒凹レンズ２ｃおよび円筒凸レンズ２ｄを、発散光Ｌ１に対して屈折作用がなく、発散光Ｌ２に対してはそれぞれ凹レンズおよび凸レンズとして作用するように設置する。円筒凹レンズ２ｃによって、発散光Ｌ２の発散角θ２のみをθ１より大きいθ３に拡大した後、円筒凸レンズ２ｄによってθ１に変換し、かつ、発散光Ｌ１とＬ２の径を一致させることができる。つまり、発散光Ｌ１とＬ２は同径で、かつ、光軸Ａに対する発散角が共にθ１となる。従って、光強度分布は円形となる。
【００１７】
第３実施例
図７と図８は、本発明の第３実施例を示す構成説明図である。図７は上面図、つまりＹ−Ｚ平面図、図８は側面図、つまりＸ−Ｚ平面図である。
１１，１２は出射レーザ光の波長が互いに異なる半導体レーザ素子と光検出器をそれぞれ備えた第１および第２受発光ユニットである。受発光ユニット１１，１２には第１実施例で用いた半導体レーザ素子１の役割を有する発光素子と受光素子８の役割を有するホログラム素子とが一体化されて搭載されている。１３は波長選択性ビームスプリッタ，１４はコリメートレンズ，１５は立上げミラー，１６は開口制限素子，１７は対物レンズ，１８は光ディスクである。
【００１８】
光ディスク８は基板厚の異なるＤＶＤとＣＤに対応しており、一方の受発光ユニット１１は、ＤＶＤに記録，再生，消去を行う波長650nmの赤色半導体レーザを搭載し、他方の受発光ユニット１２は、ＣＤに記録，再生，消去を行う波長780nmの赤外半導体レーザを搭載している。
ビームスプリッタ１３は，２枚のプリズムを貼り合せ，貼り合せ面に光ビームの波長に応じて選択的に透過，反射をさせる波長選択膜１３ａを有し、２つの平面にＸ−Ｚ平面に対して曲率を有する円筒凹レンズ１３ｂ，１３ｃを備える。
【００１９】
受発光ユニット１１から放射される光ビームは、Ｚ軸方向の放射角に比べてＹ軸方向の放射角が広く、受発光ユニット１２から放射される光ビームはＸ軸方向の放射角に比べてＹ軸方向の放射角が広いので、各光ビームの断面形状はY軸方向に長い楕円状となる。
これに対して、円筒凹レンズ１３ｂは、受発光ユニット１１のレーザ光の光強度分布を略円形とするような作用を持つように設計されており、円筒凹レンズ１３ｃは、受発光ユニット１２のレーザ光の光強度分布を略円形とするような作用を持つように設計されている。
つまり、各光ビームは、Ｙ方向が軸となる円筒凹レンズ１３ｂと１３ｃの作用にてＺ方向とＸ方向とが拡大され、略円形断面の光ビームとなる。光ディスク８からの反射光ビームは、図７，図８に示すように受発光ユニット１１，１２へそれぞれ導かれて読み取られる。
【００２０】
なお、光ディスク１８で反射された光は、再度、円筒凹レンズ１３ｂまたは１３ｃを通るので、非点収差が付与されることになるが、光ディスク上の情報ピットを読むときのような回折限界までの集光特性は不要であるので特に問題は無い。しかし、各ホログラムに円筒凹レンズ１３ｂ，１３ｃで付加された非点収差を除去する特性を付与すればさらに好ましい。
【００２１】
以上の実施例においてはビーム整形素子として、放射角の補正に円筒凹又は凸レンズを用いたが、これに限られること無く、Ｘ方向と、Ｙ方向とで屈折力の異なる光学素子、例えば、トロイダルレンズ、屈折率分布レンズ等を用いてもよい。
特に、ビーム整形素子は、光学部品をできるだけ増やさないように他の光学素子と一体化できる構成であることが望ましい。この発明では一方の面が平面の円筒レンズをビームスプリッタの平面に張り合わせている。
【００２２】
図９は第１実施例の円筒凹レンズ２ｂを紫外線硬化樹脂を用いて形成する方法を示す工程図である。
図９の（ａ）に示すように偏光ビームスプリッタ２の一平面に紫外線硬化樹脂２０を塗布する。
次に、図９（ｂ）に示すように、石英ガラス製の成形用型３０を紫外線硬化樹脂２０に押し付ける。次に、紫外線硬化樹脂２０に型３０を介して紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂２０を硬化させる。このようにして円筒凹レンズ２ｂが形成される。ここで、型３０の接触面は光学研磨され、予め離形剤が塗布される。
なお、第２実施例における円筒凹レンズ２ｃ，円筒凸レンズ２ｄ、第３実施例における円筒凹レンズ１３ｂ，１３ｃも、図９に示す方法を用いて容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明に係る第１実施例の上面図である。
【図２】この発明に係る第１実施例の側面図である。
【図３】第１実施例の要部の原理を示す説明図である。
【図４】この発明に係る第２実施例の上面図である。
【図５】この発明に係る第２実施例の側面図である。
【図６】第２実施例の要部の原理を示す説明図である。
【図７】この発明に係る第３実施例の上面図である。
【図８】この発明に係る第３実施例の側面図である。
【図９】第１実施例の要部を形成する方法を示す工程図である。
【符号の説明】
【００２４】
１    半導体レーザ素子
２    偏光ビームスプリッタ
３    コリメートレンズ
４    立上げミラー
５    １／４波長板
６    対物レンズ
７    検出レンズ
８    受光素子
９    光ディスク
【図１】
2005129156.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005129156.tif 000009
【図８】
2005129156.tif 000010
【図９】
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